Programme

34ème Congrès Annuel de la SFT - Paris, 20-21 octobre 2008

Nanotechnologies : Evaluation du risque toxique


Source et nature des nanoparticules

Rémi MAXIMILIEN
Commissariat à l'Énergie Atomique, Saclay


Le formidable essor des nanotechnologies et de leurs applications prometteuses pour l'industrie, l'environnement, la cosmétologie ou la médecine pourrait conduire à une augmentation significative des expositions humaines aux nano particules par voie respiratoire, orale, cutanée et parentérale. Les rares données épidémiologiques publiées dans le domaine portent sur les particules ultrafines, de composition complexe, de la pollution atmosphérique et ne rapportent que des effets à court terme, comme des réactions inflammatoires aggravant l'asthme, les broncho-pneumopathies chroniques obstructives ou des pathologies cardio-vasculaires. Les données animales, encore peu nombreuses, apparaissent focalisées sur l'évaluation de la réponse inflammatoire pulmonaire à court terme après exposition, généralement massive par des voies non physiologiques, à quelques espèces de nano particules dont les propriétés physiques et chimiques sont généralement mal caractérisées (oxydes de titane, noir de carbone, nanotubes de carbone…). La plupart des nombreuses études publiées in vitro, qui portent sur des modèles cellulaires extrêmement variés exposés à un large éventail d'espèces de nano particules plus ou moins bien caractérisées, montrent que le stress oxydant pourrait être un mécanisme clé de la toxicité des nano particules.

Ces travaux, très incomplets, suggèrent que les nano particules seraient plus toxiques que les microparticules de même nature, sans pour autant démontrer formellement l'existence (ou l'absence) d'effets délétères à long terme pour la santé. Les données animales indiquent que, selon leur taille, composition chimique, réactivité de surface…, certaines nano particules pourraient franchir les barrières biologiques (endothéliales, hémato-encéphalique, hémo-testiculaire, placentaire) ou suivre des trajets inattendus dans l'organisme (pénétration dans le cerveau via les terminaisons nerveuses du bulbe olfactif…). L'internalisation de nanoparticules dans divers types de cellules épithéliales semble relever de nombreux mécanismes, encore mal élucidés, sans lien apparent avec la taille, la charge, la réactivité, la composition chimique… Les conséquences de la présence de nanoparticules dans le cytoplasme, dans les mitochondries et dans les noyaux des cellules rapportée dans plusieurs observations, reste à établir.

Le potentiel toxique des nano particules apparaît lié à leur surface développée, bien supérieure à celle des microparticules, qui expliquerait leur forte réactivité de surface, elle-même dépendante de leur composition chimique voire de l'adsorption d'autres substances. Ainsi la présence de certains métaux constitutifs ou à l'état d'impuretés pourrait expliquer la production d'espèces réactives de l'oxygène à l'origine d'une réaction inflammatoire et d'un potentiel génotoxique. D'autres observations indiquent cependant que les nanotubes de carbone débarrassés des éléments métalliques qui ont servi à leur synthèse sont plus cytotoxiques que les nanotubes non purifiés.

L'ensemble de ces données soulèvent des interrogations complexes du fait des singularités du comportement et des mécanismes d'action des nano particules, et font apparaître les limites des méthodes d'évaluation toxicologiques conventionnelles. Pour analyser le comportement biologique et les effets des nano particules, il apparaît aujourd'hui indispensable i) de caractériser le plus exhaustivement possible des matériaux reproductibles vis-à-vis des paramètres physico-chimiques pertinents (forme, réactivité de surface, surface spécifique, composition chimique, potentiel zéta, agrégation dans le milieu d'exposition et dans le milieu biologique, réactivité dans ce milieu) ; ii) de formuler les solutions / suspensions / aérosols de nanoparticules de façon contrôlée ; iii) de disposer de moyens de détection/caractérisation sensibles des nanoparticules dans les tissus biologiques.